Kosminis detektyvas. Byla Nr. KIC 8462852. Ateivių megajėgainė prieš astronominę egzotiką

Ateiviai… Jų ieško drąsūs “X-failų” agentai Mulderis ir Scally, jų egzistavimą nuo mūsų nuslepia vyriausybes, jų technologijos yra mūsų mokslininkų šventasis gralis, o kada nors pamatyti skraidančią lėkštę širdies gilumoje svajoja kiekvienas mokslinės fantastikos fanas. Ateivių ieško įvairiausios kosminės programos, nuo mažiau žinomų iki megaprojekto SETI, kur kiekvienas iš mūsų gali prisidėti prie ateivių paieškos ir paskirti savo kompiuterių resursus ateivių medžioklei.  Tačiau viskas nesėkmingai: apart vieno padriko signalo, jokių protingos gyvybės ženklų.

Ne taip senai, “planetų medžiotojų” projektas Kepler paskelbė radęs kažką neįtikėtino –  sistemą su kodiniu pavadinimu KIC 8462852, kurios elgesys atrodė nepaaiškinamas astronominiais reiškiniais. Tolimos žvaigždės skaistis keitėsi taip, lyg apie žvaigždę skrietų ne planetos, o aibė objektų. Gal net tvarkingą struktūrą – Daisono sfera! Pabūkime kosminiais detektyvais: Kas tai buvo? Kometos ir asteroidai? Ateivių megajėgainė? Ir kam svetimos žvaigždės gyventojams statyti kažką tokio masyvaus?

Saulė yra milžiniškas įkaitusių dujų kamuolys, spinduliuojantis šviesą.
Saulė yra milžiniškas įkaitusių dujų kamuolys, spinduliuojantis šviesą.

Tyrimą pradėti reiktų nuo klausimo: kas yra mums Saulė? Saulė yra gyvybės mūsų planetoje šaltinis. Saulė yra šilumos šaltinis, kurio dėka vanduo yra skystas, oras lieka dujomis, atsiranda vėjai ir srovės, vyksta meto laikų kaita. Be Saulės nevyktų augaluose fotosintezė, o be augalinio maisto sugriūtų visa maisto grandinė. Be Saulės mūsų planetoje buvo aklina tamsa ir dingtų Mėnulio šviesa. Be šio milžiniško energijos šaltinio neatsirastų gyvybė.

Augalai yra mažos jėgainės, dirbančios nuo Saulės šviesos.
Augalai yra mažos jėgainės, dirbančios nuo Saulės šviesos.

Stop! Pasakėme energijos? Bingo! Iš tikrųjų visas iškastinis kuras, kurį mes naudojame – nafta, dujos, anglis – tai yra Saulės šviesos energija, cheminių reakcijų vykusių augaluose dėka išsaugota  planetos gelmėse. Net ir vėjo jėgainės neveiktų be Saulės šviesos, vėjas tėra Saulės energijos talpyklą, o vėjo jėgainės pasiima tik labai mažą tos energijos procentą. Gerokai efektyviau žmonėms būtų nusižiūrėti nuo augalų, kurie energiją ima tiesiogiai iš Saulės.

Viena didžiausių pasaulio Saulės jėgainių - helioterminė jėgainė Ivanpah.
Viena didžiausių pasaulio Saulės jėgainių – helioterminė jėgainė Ivanpah.

Nieko nuostabaus, jog Saulės jėgainės sparčiai įgauna populiarumą o jų statybos ir projektai – pagreitį. Didžiausia pasaulio helioterminė elektrinė Ivanpah pradėjo savo veiklą 2014 metais, o jos projektinė galia 392 megavatai. Elektrinę sudaro 3 blokai, kiekvieno bloko centre stovi bokštas, aplink kurį išdėstyti veidrodžiai, kurie seka Saulės padėtį danguje ir koncentruoja energija į bokšto viršūnę. Bokštuose vanduo yra įkaitinamas ir garas suka turbinas, kurios gamina elektros energija.

Parabolinis veidrodis sukoncentruoja Saulės šviesą į vieną liniją, kurioje pasiekiama didelė temperatūra.
Parabolinis veidrodis sukoncentruoja Saulės šviesą į vieną liniją, kurioje pasiekiama didelė temperatūra.

Helioterminės elektrinės yra pakol kas šiek pigesnės už sparčiai tebepingančias fotovoltaikų jėgaines. Kitas jų pliusas – jos yra geriau pritaikytos kaupti Saulės energiją. Matote, vos tik Saulė dingsta fotovoltaiko elementas nebegamina elektros energijos, o helioterminė jėgainė energiją kaupia įkaitindama vandenį, druskas, aliejus. Ji gali tiekti elektros energija net keletą valandų po Saulės nusileidimo! Vienintelis šių elektrinių minusas – jos turi būti masyvios, tiesiog milžiniškos. Ūkiškai tariant, ant namo stogo tokios parabolinių veidrodžių sistemos nepasistatysi…

Žmonijos elektros energijos poreikiams 2030 metais patenkinti užtektų štai tokio mažo plotelio užstatyto Saulės elementais.
Žmonijos elektros energijos poreikiams 2030 metais patenkinti užtektų štai tokio mažo plotelio užstatyto Saulės elementais.

Kiekvieną sekundę mūsų planetą pasiekia 120 000 TW galios Saulės spinduliuotė, o dabartinė žmonijos sunaudojama elektros energijos galia yra tik 13 TW. Per vieną valandą iš Saulės planeta gautų 4,3 x 1020 J energijos, o žmonija per metus suvartoja vis tiek mažiau – tik 4,1 x 1020 džaulius. Jei skaičiai Jums mažai sako, tikrą Saulės energetikos potencialą suvokti padės šis palyginimas: jei Saulė šviestų planetoje tik vieną valandą per metus, jos energijos vis tiek pakaktų visos planetos metų energijos reikmėms patenkinti.  Kitas geras vaizdinis: jei mes padengtume efektyviausiais žmonijai žinomais (20% efektyvumas)  Saulės elementais planetos paviršių, visiems žmonijos elektros energijos poreikiams 2030 metais patenkinti užtektų Ispanijos dydžio ploto arba 0,09% planetos paviršiaus!

Saulės elementams būtino planetos ploto procentais. Mėlyna kreivė pesimistinis scenarijus, raudona optimistinis.
Saulės elementams būtino planetos ploto procentais. Mėlyna kreivė pesimistinis scenarijus, raudona optimistinis.

Šioje vietoje įdėmiai skaitantis skaitytojas gali paklausti: viena tūkstantoji planetos paviršiaus yra labai mažai, negi mums kažkada to gali nepakakti? Matote, anot skaičiavimų ir įverčių, vidutiniškai pasaulio energijos poreikiai išauga 1,95% per metus. Skaičius atrodo apgaulingai mažas, tačiau tai yra klastingas ir galingas eksponentinis augimas. Tas mažas skaičius kas metus pasidaugina pats iš savęs – po poros metų tai bus 4 %, po 4 metų bus jau 8%, o pasaulio energijos poreikiai padvigubės jau po 35 metų – 2050 metais. Dar po 35 metų žmonijai jau reiks 0,36% planetos paviršiaus, o 2215 metais mes turėsime užstatyti Saulės elementais pusę planetos paviršiaus! Dar daugiau, pasaulyje egzistuoja šalis, Kinija, kurios energijos poreikiai auga gerokai greičiau – po 6-8% po metus. Jei pasaulio energetinis alkis augtų taip pat greitai, kaip Kinijos poreikis, tuomet jau 2070 metais mes turėtume Saulės elementais užstatyti pusę planetos!

Kosminė Saulės jėgainė planetos orbitoje.
Kosminė Saulės jėgainė planetos orbitoje.

Kaip matote, pastovus civilizacijos poreikių augimas yra lyg vėžys, kurio mes nepastebime tol, kol jis yra mažas, tačiau gydytis būna ir per vėlu, kai vėžys pagaliau pastebimas. Sausuma sudaro tik trečdalį viso planetos paviršiaus, gana didelę jos dalį žmogus jau išnaudoja, tad Saulės jėgainėms lieka dykumos ir kalnai, visur kitur Saulės jėgainės kelia konkurenciją žemės ūkiui bei laukinei augmenijai. Pernelyg dideli Saulės elementais užstatyti plotai neišvengiamai sutrikdys tiek vandenyno, tiek sausumos ekosistemą – kels grėsmę gyvūnijai ir augmenijai. Ką tai reiškia? Tai reiškia, kad dabartinis Saulės jėgainių bumas turės kažkada neišvengiamai sustoti, nes trukdys mums patiems. Sprendimas? Žmonija turės neišvengiamai iškelti Saulės jėgaines į kosmosą!

Norėdami klasifikuoti civilizacijas pagal išsivystymo lygį, mokslininkai kartu su futurologais naudoja taip vadinamą Kardaševo skalę, kurioje yra 3 protingų būtybių kultūrų technologiniai lygiai. Pirmo tipo civilizacija pilnai išnaudoja visus planetoje pasiekiamus energijos šaltinius, tai atitinka 1016-1017 W (10-100 PW) galią. Antro tipo civilizacija geba pilnai išnaudoti visus Saulės ir kitų planetų išteklius. Šiuo atveju kalba eitų apie mums neįsivaizduojamas 1026 W galias, sunaudojamas tokios išsivysčiusios civilizacijos. Trečio tipo civilizacija yra tiek išsivysčiusi, jog geba išnaudoti visą savo galaktikoje prieinamą energiją! Tai yra milžiniškos galios – net iki 1037 W! Žinomas fantastas Karlas Saganas yra apibendrinęs tarybinio astronomo skalę skaičiumi K, kuris apsirašo elegantiška išraiška.

Spėjamas žmonijos išsivystymo lygis Kardaševo skalėje. Raudona kreivė, dabartinis optimistinis vertinimas, mėlyna kreivė - pesimistinis variantas.
Spėjamas žmonijos išsivystymo lygis Kardaševo skalėje. Raudona kreivė, dabartinis optimistinis vertinimas, mėlyna kreivė – pesimistinis variantas.

Pagal šią formulę galime žmonijos technologinį progresą. Jei 1900 metais mūsų pasaulis buvo “pusinio” tipo civilizacija, vos pasiekusi K=0,58, dabartinė mūsų kultūra jau artėja (K=0,73) link vieneto . Priklausomai nuo to, kaip sparčiai vystysis mūsų poreikiai, mes augdami, tarkime, po 1,95% per metus pirmo tipo civilizacijos lygį pasiektume apie 2350 metus. Jei kažkodėl augimas būtų du kartus lėtesnis, tai turėtų įvykti 2650 metais. Sunku patikėti, tačiau augdami po porą procentų į metus, mums prireiktų visos mūsų Saulės energijos jau 3600 metais! Kitaip tariant, mažiau nei už dvejų tūkstančių metų. Neblogas apetitas? Sumažindami augimą iki procento per metus, mes vis tiek neišvengiamai pasiektume antro tipo civilizacijos statusą. Tik tai įvyktų 5000 metais…

Branduolinė energetika leis mums pasiekti pirmo tipo technologinės civilizacijos lygį.
Branduolinė energetika leis mums pasiekti pirmo tipo technologinės civilizacijos lygį.

Kaip tai gali tapt įmanoma? Krapštot galvą? Kaip jau paminėjau, pirmo tipo civilizacijos lygį mes pasieksime arba nematydami Saulės iš po giedrą dangų dengiančių Saulės elementų, kas yra tikrai nepraktiška, arba vystydami dabar visų nurašomą… branduolinę energetiką. Mūsų poreikiams patenkinti 2350 metais užtektų tik 2 kg medžiagos per sekundę, kurią paverstume energija. Tai žinomos Einšteino lygties E = mc^2 išvada, tačiau mums prireiktų ne tik medžiagos, bet ir antimedžiagos, kas gali būti net ateityje problematiška. Alternatyvus sprendimas būtų termobranduolinė reakcija, kuomet iš vandenilio pasigamina helis.  Neįtikėtina, tačiau vos 280 kg vandenilio per sekundę užtikrintų tokios išsivysčiusios civilizacijos poreikius. Per metus mums reiktų sudeginti tik 8,9 gigatonas vandenilio, kurį gautume iš vandens! Kubiniame kilometre vandens yra net 100 gigatonų vandenilio, o mūsų planetos vandenynuose iš viso yra 1,3 x 109 kubinių kilometrų vandens. Kitaip tariant, branduolinės energetikos potencialas mūsų planetoje viršija Saulės energetikos potencialą milijardus kartų!

 Milžiniška Saulės jėgainė kosmose - Daisono sfera - surinktų visą Saulės šviesą.
Milžiniška Saulės jėgainė kosmose – Daisono tinklas – surinktų visą Saulės šviesą.

Nežiūrint į milžinišką vandens kiekį mūsų planetoje, ši neaprėpiama energija yra niekas palyginus su dar įspūdingesne Saulės galia. Antro tipo civilizacija rastų naudingo kuro ir kitose jų planetų sistemos vietose, bet tai būtų gerokai mažiau už žvaigždės resursus. Tokių protingų būtybių vietoje Jus greičiausiai bandysite surinkti kuo įmanoma daugiau savo žvaigždės skleidžiamos energijos ir pastatysite milžinišką (sferinės formos) Saulės jėgainę, kurios centre būtų jų šviesulys ir energijos šaltinis. Apie tokio tipo jėgainę pirmą kartą parašė fizikas Freeman’as Dyson’as, tad tokia “elektrinė” vadinasi jo garbei Daisono sfera.  Šiuo metu egzistuoja įvairiausių jos modifikacijų koncepcijos: Daisono žiedas, spiečius, burbulas, tinklas ir kiautas. Tiesa, reikia pastebėti, kad dabartinių technologijų sąlygomis Daisono sfera turi rimtų inžinierinių sunkumų. Bet mes gi kalbame apie ateitį! Tad laikinai  pamirškime problemas ir tebenagrinėkime toliau mūsų versiją.

Trečio tipo tarpgalaktinė civilizacija maitintųsi iš visų savo galaktikos objektų.
Trečio tipo tarpgalaktinė civilizacija maitintųsi iš visų savo galaktikos objektų.

Antro tipo civilizacija turėtų pakankamai žinių ir energijos ambicingiems projektams: pradedant žvaigždžių inžinerija baigiant milžiniškais lazeriais stumiamų kosminių laivų. Tokiom išsivysčiusioms būtybėms būtų prieinama dideliais kiekiais antimedžiaga, jos galėtų panaudoti planetų, palydovų, asteroidų ir kometų medžiagą milžiniškų struktūrų statybai. Vienintelė riba šiai kultūrai būtų… jų Saulė. Bet neilgam. Antro tipo civilizacija lėtai pajudėtų Kardaševo skalėje link trečio tipo civilizacijos – žvaigždė po žvaigždės virstų vis nauju energijos šaltiniu, pakol ateivių civilizacija neužvaldytų visos galaktikos energijos išteklius ir netaptų aukščiausio lygio technologinė kultūra.

Dabartinės astronomijos žiniomis, mus supančioje Visatoje nėra pastebėta jokių III tipo civilizacijų pėdsakų. Tai neturėtų stebinti – mažoms protingoms būtybėms pavergt visos Galaktikos energiją prireiktų šimtų tūkstančių, jei ne milijonų metų. O kaip su II tipo civilizacijomis? Kaip mes matėme, patapti I tipo civilizacija mums prireiks ne tiek ir daug laiko (su sąlyga, jog mes nesusinaikinsime pasaulinio karo metu). Net iki II tipo civilizacijoms mums ne tiek jau daug ir trūksta – kelių tūkstančių metų taikos ir vystymosi ir mes jau pradėsime statytis Daisono žiedą, o vėliau pasistatytume ir tinklą.

Kosminis Kepler teleskopas užsiima planetų paieška kitose žvaigždžių sistemose.
Kosminis Kepler teleskopas užsiima planetų paieška kitose žvaigždžių sistemose.

Mūsų besivystančia planetą būtų lengva pastebėti, nes nei Daisono žiedas, nei Daisono tinklas pilnai Saulės nepaslėptų ir mus stebintys ateiviai pamatytų, kad megajėgainei besisukant aplink mūsų Saulė, mūsų Saulės skaistis keičiasi pagal keistą tvarką.

Tipiškos Keplerio palydovo stebimos žvaigždės skaisčio pokyčio kreivės.
Tipiškos Keplerio palydovo stebimos žvaigždės skaisčio pokyčio kreivės.

Kuomet aplink žvaigždę sukasi apvalios planetos, bendras žvaigždės skaistis krenta procento dalimis, kai planeta slenka per žvaigždės diską. Taip astronomai gali sužinoti, kiek trunka planetos metai, o stebėdami tolimos žvaigždės šviesą perėjusią pro planetos atmosferą, jie gali pasakyti ir atmosferos sudėtį. Būtent taip ir yra ieškomos planetos astronomų iš NASA Keplerio projekte. Tačiau kaip atrodys žvaigždės skaistis, jei aplink ją sukasi Daisono žiedas, arba Daisono tinklas?

Keisti žvaigždės KIC 8462852 skaisčio pokyčiai.
Keisti žvaigždės KIC 8462852 skaisčio pokyčiai.

Kažką panašaus į aplink žvaigždę besisukančią Daisono struktūrą galimai ir atrado NASA specialistai stebėdami žvaigždę KIC 8462852, esančią nuo mūsų už 1400 šviesmečių. Mokslininkai pastebėjo signalus būdingus per žvaigždės diską judančioms planetoms, tačiau tuo pačiu 1520-ąją stebėjimų dieną žvaigždės skaistis netikėtai krito net 20 procentų, o po to staiga atsistatė. Kritimas pasikartojo po 20 dienų, tačiau buvo vos kelių procentų. Dar vieną analogišką skaisčio kritimą pastebėjo dar po 25 dienų. Šį kartą jis buvo apie 9 procentus! Atsižvelgus į tai, kad dėl per diską praskriejusios planetos matomi pokyčiai gerokai mažesni, tai reikštų, kad kažkokia struktūra, tūkstančius kartų didesnė už planetą buvo trumpam blokavusi tolimą žvaigždę. Kas tai? Daisono žiedas? Daisono tinklas?

Gravitacinis patamsėjimas. Žvaigždė taip greitai sukasi, jog ties poliais ji yra labiau suspausta ir skaistesnė nei ties pusiauju.
Gravitacinis patamsėjimas. Žvaigždė taip greitai sukasi, jog ties poliais ji yra labiau suspausta ir skaistesnė nei ties pusiauju.

O gal mes visgi galime paaiškinti tai kažkokiomis natūraliomis priežastimis?  Didžioji dalis mano matytų paaiškinimų skamba neįtikinančiai – kometos, asteroidai, planetinio susidūrimo padariniai. Neįtikina. Tačiau viena hipotezė man pasirodė įtikinanti. Tai hipotezė apie žvaigždę, kuri taip greitai sukasi apie savo ašį, jog ties pusiauju ji yra mažiau suspausta nei ties savo poliais. Mažesnė trauka reiškia mažesnę temperatūrą ir mažesnį skaistį. Tai yra vadinama gravitaciniu patamsėjimu.

Planetos tranzitas per gravitaciškai patamsėjusios žvaigždės diską.
Planetos tranzitas per gravitaciškai patamsėjusios žvaigždės diską.

Paklauskime savęs, kaip keisis tokios žvaigždės skaistis, jei aplink ją sukasi planetos, o pačios žvaigždės sukimosi ašis nesutampa su mūsų planetos sukimosi ašimi? Mūsų laimei, mums daug galvoti nereikia, nes už mus 2013 metais “suspėjo” pagalvoti astronomų komanda iš Aidaho universiteto. Ir kas gi paaiškėjo iš šio darbo? Kuomet skirtingų matmenų planetos kerta nevienalyčio skaisčio žvaigždę, tuomet išorinis stebėtojas pastebėtų intensyvumo pokyčius gana panašius į tuos, kurios matė Kepler teleskopas! Matote, kai planeta pereina vien tik per tamsesnę žvaigždės disko dalį, skaistis pasikeičia mažai, kuomet pereina vien tik per šviesesnę disko dalį, skaistis pasikeičia labiau. Tačiau įdomiausi pokyčiai atsitinka, kuomet planeta kerta tranzito metu abi dalis. Tuomet astronomai matys asimetriškas ir neatsikartojančias kreives.

Žvaigždžių sistemų PTFO 8-8695 ir KIC 8462852 šviesos kreivių palyginimas.
Žvaigždžių sistemų PTFO 8-8695 ir KIC 8462852 šviesos kreivių palyginimas.

Šį įtarimą patvirtina kitos žvaigždžių sistemos stebėjimai. Sistema PTFO 8-8695 turi gravitaciškai patamsėjusią žvaigždę, o planetos joje juda nesinchroninėmis orbitomis. Palyginę šios žvaigždžių sistemos skaisčio kreives su mūsų tiriamojo “pirštų atspaudais”, lengvai pastebime stulbinančius panašumus.

Ką gi tai reiškia? Byla Nr. KIC 8462852 baigta? Kosminė intriga dingo? Kas gi tai? Daisono struktūra  ir II tipo ateivių civilizacija? Ar dar vienas unikalus astronominių reiškinių įvairovės pavyzdys? Kosminiai detektyvai surinko visus įrodymus, o galaktiniai prokurai suformulavo kaltinimus. Tegu sprendžia skaitytojų teismas.

 

4 thoughts on “Kosminis detektyvas. Byla Nr. KIC 8462852. Ateivių megajėgainė prieš astronominę egzotiką”

  1. “Per vieną valandą iš Saulės planeta gautų 4,3 x 1020 J energijos, o žmonija per metus suvartoja vis tiek mažiau – tik 4,1 x 1020 džaulius. Jei skaičiai Jums mažai sako, tikrą Saulės energetikos potencialą suvokti padės šis palyginimas: jei Saulė šviestų planetoje tik vieną valandą per dieną, jos energijos vis tiek pakaktų visos planetos metų energijos reikmėms patenkinti”
    reikėtų pataisyti:
    “jei Saulė šviestų planetoje tik vieną valandą per metus, jos energijos vis tiek pakaktų visos planetos metų energijos reikmėms patenkinti”

    1. Jei šviestų tik valandą per metus – visiškai nepakaktų. Nes tūkstančius kartų padidėtų “sąskaitos” šildymui. Juk saulė maitina ne vien energetiką, bet nemokamai pašildo vandenynus ir žemę.

Leave a Reply